Odnos između električne energije i magnetizma

Električna energija i magnetizam su odvojeni, ali međusobno povezani fenomeni povezani s elektromagnetska sila. Zajedno čine osnovu za elektromagnetizam, ključna fizička disciplina.

Ključni postupci: električna energija i magnetizam

Osim ponašanja zbog sila gravitacije, gotovo svaka pojava u svakodnevnom životu proizlazi iz elektromagnetske sile. Odgovorna je za interakcije između atoma i protoka između materije i energije. Drugi temeljne sile su slaba i jaka nuklearna sila, koji upravljaju radioaktivnim raspadanjem i formiranje atomskih jezgara.

Budući da su električna energija i magnetizam nevjerojatno važni, dobro je započeti s osnovnim razumijevanjem što su i kako rade.

Električna energija je fenomen povezan sa stacionarnim ili pokretnim električnim nabojima. Izvor električnog naboja može biti elementarna čestica, elektron (koji ima negativan naboj), a proton (koji ima pozitivan naboj), ion ili bilo koje veće tijelo koje ima neravnotežu pozitivnog i negativnog naplatiti. Pozitivni i negativni naboji privlače jedni druge (npr. Protone privlače elektroni), dok poput naboja se međusobno odbijaju (npr. protoni odbijaju druge protone, a elektroni odbijaju druge elektrona).

Poznati primjeri električne energije uključuju munje, električna struja iz utičnice ili baterije i statičkog elektriciteta. Uobičajen SI jedinice električne energije uključuju amper (A) za struju, coulomb (C) za električni naboj, volt (V) za razliku potencijala, ohm (Ω) za otpor i watt (W) za snagu. Stacionarni točkasti naboj ima električno polje, ali ako se naboj kreće u pokretu, on također stvara magnetsko polje.

Magnetizam se definira kao fizički fenomen nastao kretanjem električnog naboja. Također, magnetsko polje može natjerati napunjene čestice da se kreću stvarajući električnu struju. Elektromagnetski val (poput svjetlosti) ima i električnu i magnetsku komponentu. Dvije komponente vala putuju u istom smjeru, ali orijentirane pod pravim kutom (90 stupnjeva) jedna prema drugoj.

Poput električne energije, magnetizam proizvodi privlačnost i odbojnost između predmeta. Iako se električna energija temelji na pozitivnim i negativnim nabojima, ne postoje poznati magnetski monopoli. Bilo koja magnetska čestica ili objekt ima pol "sjever" i "jug", s pravcima koji se temelje na orijentaciji magnetskog polja Zemlje. Kao stupovi magneta odbijaju jedni druge (npr. sjever odbija sjever), dok suprotni polovi privlače jedan drugog (sjeverni i južni privlače).

Poznati primjeri magnetizma uključuju a reakcija igle kompasa na Zemljino magnetsko polje, privlačenje i odbijanje barskih magneta i polje koje okružuje elektromagnete. Ipak, svaki pokretni električni naboj ima magnetsko polje, tako da orbiti elektrona u orbiti stvaraju magnetsko polje; postoji magnetsko polje povezano s dalekovodima; a tvrdi diskovi i zvučnici oslanjaju se na magnetska polja da bi funkcionirali. Ključne SI jedinice magnetizma uključuju teslu (T) za gustoću magnetskog toka, weber (Wb) za magnetski tok, amperu po metru (A / m) za snagu magnetskog polja i henry (H) za induktivnost.

Riječ elektromagnetizam dolazi od kombinacije grčkih djela ELEKTRON, što znači "amber" i magnetis lithos, što znači "magnezijski kamen", što je magnetska željezna ruda. Drevni Grci su bili upoznati sa strujom i magnetizmom, ali ih je smatrao dvije odvojene pojave.

Odnos poznat kao elektromagnetizam nije opisan dok James Clerk Maxwell nije objavio Traktat o električnoj energiji i magnetizmu 1873. god. Maxwell-ovo djelo obuhvaćalo je dvadeset poznatih jednadžbi koje su od tada sjedinjene u četiri parcijalne diferencijalne jednadžbe. Osnovni pojmovi predstavljeni jednadžbama su sljedeći:

1. Kao električni naboji se odbijaju, a za razliku od električnih naboja privlače. Sila privlačenja ili odbijanja obrnuto je proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih.
2. Magnetski polovi uvijek postoje kao parovi sjever-jug. Poput se stupovi odbijaju i privlače za razliku.
3. Električna struja u žici stvara magnetsko polje oko žice. Smjer magnetskog polja (u smjeru kazaljke na satu ili obrnuto) ovisi o smjeru struje. Ovo je "pravilo desne ruke", gdje smjer magnetskog polja prati prste desne ruke ako vaš palac bude usmjeren u trenutnom smjeru.
4. Pomicanje petlje žice prema magnetskom polju ili dalje od njega inducira struju u žici. Smjer struje ovisi o smjeru kretanja.

Maxwell-ova teorija bila je u suprotnosti s Newtonovom mehanikom, ali eksperimenti su dokazali Maxwell-ove jednadžbe. Sukob je konačno riješen Einsteinovom teorijom posebne relativnosti.

• Hunt, Bruce J. (2005). Maxwellians. Cornell: Cornell University Press. str. 165–166. ISBN 978-0-8014-8234-2.
• Međunarodna unija čiste i primijenjene kemije (1993). Količine, jedinice i simboli u fizikalnoj kemiji, 2. izdanje, Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8. str. 14–15.
• Ravaioli, Fawwaz T. Ulaby, Eric Michielssen, Umberto (2010). Osnove primijenjene elektromagnetike (6. izd.). Boston: Prentice Hall. str. 13. ISBN 978-0-13-213931-1.